1、第三篇 外动力地质作用,2019/3/11,2,第六章 风 化 作 用,学习目的： 1.掌握风化作用的概念及其类型。 2.理解物理风化、化学风化和生物风化的进行方式和产物。 3.熟悉并理解影响风化作用的各因素。 4.熟悉风化壳和土壤的概念及其剖面排列顺序。,2019/3/11,3,风化作用是地壳表层的岩石、矿物在 原地发生物理的或化学的变化从而形成松散堆积物的过程。 风化作用具有巨大的潜在破坏力，诸如埃及的金字塔和狮身人面像，中国的长城和乐山大佛等都在风雨的摧残中日渐破坏而变得模糊不清，以至每年必须耗费巨资修复和保护它们。,引 言,一种被风化的岩石，岩石表面受侵蚀，形成凹坑，并被扩大的裂隙和节
2、理所分割，有些裂隙有植物生长，这也进一步助长岩石分化。,2019/3/11,5,第一节 风化作用类型,根据风化作用的因素与性质分为:物理风化化学风化生物风化,2019/3/11,6,一.物理风化作用,1.概念:地壳表层的岩石、矿物在原地发生机械破碎而不改变其成分的过程叫物理风化作用。,2019/3/11,7,2.物理风化作用的进行方式,岩石释重 岩石、矿物的热胀冷缩 岩石空隙中水的冻结与融化 岩石空隙中盐的结晶与潮解,剥离作用,岩石温差风化过程示意图,图为破裂的冰川巨砾，当它由冰川沉积时，曾是一块2.5米宽、1.5米高的砾石，由于水渗入原有连接的节理，经冰劈作用，现已劈裂成一组平行的岩块。,2
3、019/3/11,12,3.物理风化作用的产物,物理风化作用是一种纯机械破碎作用。它使完整的岩石在原地破碎形成大小不等、棱角显著、没有层次的乱石堆。碎屑成分与下伏基岩一致。,2019/3/11,13,二.化学风化作用,引起化学风化的主要因素是氧和水溶液。 它们通过以下方式进行: 氧化作用 水溶液的作用 溶解作用水化作用水解作用,1.氧化作用,4FeS2+15O2+m H2O 2Fe2O3 nH2O +8H2SO4 （黄铁矿） （褐铁矿） （硫酸）2.水溶解作用CaSO4+2H2O CaSO42H2O（硬石膏） （石膏）Fe2O3+nH2O Fe2O3nH2O（赤铁矿） （褐铁矿）,2019/3
4、/11,15,3.水解作用,4KAlSi3O8+6H2O Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH （正长石） （高岭土）4.碳酸化作用 4KAlSi3O8+2CO2+4H2O （正长石）Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3（高岭土）,Al4(Si4O10)(OH)8+mH2O （高岭土）2Al2O3nH2O+4SiO2+4H2O（铝土矿）,图为两块十九世纪早期的墓石。浅色的是石灰岩，已被化学风化所破坏；比较暗色的是板岩，石头顶部的精致雕刻仍保存着。,约为2000年的罗马水道桥被风化的石灰岩块，呈现出因化学溶解而形成的溶蚀坑和刻蚀表面。 a.拱桥之一端；b.
5、许多石块砌成的闸门。,金属硫化物氧化形成的铁帽 A.硫化物矿床； B.氧化带； C.铁帽； 虚线示潜水面,2019/3/11,20,2.化学风化作用的产物化学风化作用改变了原岩的结构、构造，并形成新矿物。虽然组成地壳的岩石种类繁多，但它们经过彻底的化学风化作用之后，比较活泼的元素随溶液流失，只有性质稳定的元素残留下来形成新矿物。所有的硅酸盐矿物经化学风化后最终都形成以铝土矿和高岭石为主的残余型红土。其中难溶组分主要为Fe、Al、Mn、Ni等的氧化物，当其富集到工业品位时，便形成残积矿床。,2019/3/11,21,三.生物风化作用,生物风化作用是指生物对岩石、矿物的破坏作用。1.生物风化作用的
6、进行方式,生物的机械风化作用 生物的化学风化作用,根劈作用,2019/3/11,23,2.生物风化作用的产物地表岩石、矿物经物理、化学风化作用后形成的泥土，再经过生物化学风化作用就可形成富含植物生长必不可少的有机质腐殖质的土壤。因此，土壤是三种风化作用的综合产物，其中生物风化起主导作用。,2019/3/11,24,第三节 影响风化作用的因素,*气候 *地形 *地质因素： 1）岩石类型和矿物组成 2）岩石的结构和地质构造 3）构造运动,影响风化作用的因素归纳起来有:,2019/3/11,25,一.气候因素,包括降水量、气温以及与之密切相关的植被发育等。降水量的多少和温度的高低直接影响着化学风化的
7、速度。温度升高会使水中的CO2含量减少 ，因而会降低水的溶解能力，但却可使各种化学反应速度加快（温度升高10，化学反应加快一倍），同时有利于生物的繁衍，从总体看来温度升高有利于化学反应的进行。,极地低纬度风化作用变化图 表示温度、降水量及植被发育等因素与风化作用强度的关系。,2019/3/11,27,二.地形因素,地形起伏一方面影响水土保持情况及植被的生长条件，另一方面还可以造成局部气候分带以及阴坡、阳坡的气候变化等。在陡坡处因风化产物易流失，基岩裸露，物理风化较强；在缓坡处则易于保留残积物及水分，因而植被发育，对化学风化十分有利。另外，地形的高低也可控制风化作用类型，例如雪线以上的高山区盛行
8、冰冻风化，而低山区则以生物风化和化学风化为主。,2019/3/11,28,三.地质因素,岩石类型和矿物成分对风化作用的影响各种岩石的抗风化能力有很大的差别。有些岩石抵抗物理风化的能力很强，但抗化学风化的能力却很差；有些岩石在某种气候条件下抗风化能力很强，但在另一种气候条件下可能完全失去了抵抗能力。例如石灰岩，在潮湿气候区较易溶解，但在干旱地区却有很强地抗风化能力。而玄武岩，在相同气候条件下，水的溶解度几乎完全失去了意义。,2019/3/11,29,不同矿物的抗风化能力（主要指化学风化）具有较好的规律性。岩浆岩中先晶出（结晶温度高）的矿物容易风化，后晶出（结晶温度低）的矿物不容易风化。所以，石英
9、是自然界中抗风化能力最强的矿物。,硅酸盐矿物风化系列 箭头方向既示结晶顺序，也示抗风化能力依次增强。,2019/3/11,31,岩石的结构和地质构造对风化作用的影响一般而言，细粒、等粒的岩石较粗粒、不等粒的岩石抵抗物理风化的能力强；在化学风化中，等粒结构和胶结疏松的岩石有利于水溶液的渗透和生物活动，化学风化作用进行得较快。,2019/3/11,32,地质构造对风化作用的影响,断层或节理发育地段的岩石，易于地下水的活动，有利于风化作用（特别是化学风化作用）的进行，所以沿着地表规模不等的断裂带常发育成沟谷或低地。当然这种大规模的地形除风化作用外，还有其它外力作用（如流水等）的参加。,2019/3/
10、11,33,纵横交错的节理常把厚层岩石或等粒结构的岩浆岩分割成岩块，在岩块的棱角部位风化作用进行得较快，在长期化学、物理风化作用下，可使棱角逐渐圆化。随着风化作用的深入，岩块像卷心菜一样的呈圈层状脱落，这种现象称为球形风化。,A. 岩石被裂隙切割 B. 球形风化初期 C.球形风化晚期,球形风化的发育过程,球形风化,2019/3/11,36,构造运动对风化作用的影响,构造运动较稳定或相对下降的地区,地形平缓,各种风化作用的产物易于在原地保留,可形成很厚的风化层。由于化学风化作用持续缓慢地进行，风化层的风化程度很深。相反，在构造运动上升地区，剥蚀作用强烈、地面切割破碎，地形陡峭，风化产物易于转移，
11、因而风化层较薄，甚至基岩裸露。这种地区的化学风化作用相对较弱，物理风化作用相对占较重要的地位。,2019/3/11,37,综上所述，岩石性质（包括构造破碎程度）是影响风化作用的重要因素，在相同条件下，一套地层或岩石出露地表时，抗风化能力弱的岩石形成负地形，抗风化能力强的岩石形成正地形。上述各种地质因素在局部空间和时间范围内对风化作用的方式、速度和类型都有不同程度的影响。,差异风化与差异溶蚀 （白云岩露头上最常见的“刀砍状”现象）,2019/3/11,39,第三节 风化壳与土壤,一.风化壳的概念残积物和土壤在地表形成的一个不连续薄层，称为风化壳。风化壳若被后来的堆积物所覆盖可形成埋藏风化壳，又称
12、古风化壳。在地层剖面中的古风化壳是上、下两套地层之间发生过沉积间断的最好标志。,I土壤层 II残积层 III半风化层 IV基岩,2019/3/11,41,二.风化壳的主要类型,风化壳的类型与气候带关系密切。在中低纬度的高山区，气候垂直分带性十分显著，因而风化壳也具有明显的垂直分带性，如喜马拉雅山南坡由上而下分别是碎屑型风化壳、硅铝碳酸岩型风化壳、硅铝粘土型风化壳和硅铝铁质铝土型风化壳。,2019/3/11,43,三.土壤,土壤的三相物资固相、液相、气相。 土壤的五种成分：矿物质 有机质 微生物土壤溶液 土壤空气,土壤是地表能够生长植物的疏松层。,2019/3/11,44,矿物质,矿物质是土壤的主要组成部分，包括：原生矿物：是直接来源于母岩的矿物。次生矿物：是岩石在风化和成土过程中新 生成的矿物。,2019/3/11,45,土壤剖面,土壤剖面中自地表向下直到母质（岩）部分，划分出A、B、C三个层次。,表土层（A层） 淀积层（B层） 母质层（C层）,2019/3/11,47,复习思考题,1.何谓风化作用？它与变质作用有何不同？ 2.物理风化作用的主要方式？ 3.最有利于物理风化的地形、岩石和地区各是什么？ 4.化学风化作用的主要因素和方式？ 5.何谓风化壳、土壤，两者有何区别？ 6.熟悉风化壳及土壤剖面的排列顺序。,
